====== std.crypto.pqc.slhdsa ======

SLH-DSA (SPHINCS+, **NIST FIPS 205**) ist ein hash-basiertes Post-Quantum-Signaturverfahren. Die Sicherheit beruht ausschließlich auf der Kollisionsresistenz von SHA-256 — keine gittertheoretischen Annahmen wie bei ML-DSA.


<box gh>
> **Rechenzeit einplanen.** ''SLHDSAKeyGen'' mit ''SLHParams128s'' braucht rund **8 Sekunden**, das vollständige Beispiel unten (KeyGen, Sign, Verify) rund **75 Sekunden**. Einzelheiten und der Vergleich mit ''SLHParamsMini'' stehen unter [[#Laufzeiten]].
>
> Für Versuche und Tests eignet sich ''SLHParamsMini''. Dieser Parametersatz ist allerdings **nicht FIPS-konform** und gehört nicht in Produktivcode.

===== Laufzeiten =====

Gemessen mit **lyxc 1.0.21A** auf einem Arbeitsplatzrechner (ThinkPad T480, Linux 6.8). Die absoluten Werte hängen an der Maschine — das Verhältnis der Parametersätze zueinander nicht.

^ Parametersatz ^ KeyGen ^ KeyGen + Sign + Verify ^ Signaturlänge ^
| ''SLHParams128s'' | **8,3 s** | **75,0 s** | 7856 Byte |
| ''SLHParamsMini'' | < 0,1 s | **0,21 s** | 1392 Byte |

**Der Löwenanteil geht ins Signieren**, nicht in die Schlüsselerzeugung: bei ''SLHParams128s'' entfallen rund 8 Sekunden auf KeyGen und rund 67 Sekunden auf Sign und Verify zusammen. Wer nur den Ablauf ausprobieren will, nimmt ''SLHParamsMini'' — derselbe Code, derselbe Ausgang, in einer Fünftelsekunde statt in gut einer Minute.

Es hängt nicht, es rechnet. Die Zeit geht in die Hash-Bäume; die Speicheranforderung ist seit dem Kleinspeicher-Pool in ''alloc'' nicht mehr der Engpass ([[https://github.com/SEOLizer/LyX-Compiler/issues/1258|#1258]], [[https://github.com/SEOLizer/LyX-Compiler/issues/1319|#1319]]).

^ Fassung ^ KeyGen ''SLHParams128s'' ^
| 1.0.15G | 21 s |
| 1.0.16F | 11 s |
| vor dem Pool-Fix | 86 s |
| 1.0.17K bis 1.0.20A | 8,3–8,7 s |
</box>


**Klassifikation:** Asymmetrisches, hash-basiertes Signaturverfahren. Zustandslos (stateless) — keine Signaturzähler nötig wie bei XMSS/LMS.

<code lyx>
import std.crypto.pqc.slhdsa;
</code>

→ [[lyx_-_programmiersprache:units:crypto:pqc|std.crypto.pqc]] · [[lyx_-_programmiersprache:units:crypto:pqc:pqc|std.crypto.pqc.pqc (High-Level API)]] · [[lyx_-_programmiersprache:units:crypto|std.crypto]]

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===== Parametersätze =====

^ Parametersatz ^ n ^ h ^ Quantensicherheit ^ SK ^ PK ^ Signatur ^ Empfehlung ^
| SLH-DSA-SHA2-128s | 16 | 63 | ~128-Bit | 64 B | 32 B | 7856 B | **Standardwahl** |
| SLH-DSA-SHA2-256s | 32 | 64 | ~256-Bit | 128 B | 64 B | 29792 B | Höchste Sicherheit |
| Mini (nicht FIPS) | 16 | 4 | — | 64 B | 32 B | 1392 B | Nur für Tests |

**Vergleich mit ML-DSA:** SLH-DSA erzeugt größere Signaturen (7856 B vs. 3293 B für ~128-Bit), hat aber kleinere Schlüssel (PK nur 32 B). Vorteil: rein hash-basierte Sicherheitsannahmen, breit konservativ.

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===== Konstanten =====

^ Konstante ^ Wert ^ Bedeutung ^
| ''SLH_128S_SK'' | 64 | SK-Größe SLH-DSA-128s in Bytes |
| ''SLH_128S_PK'' | 32 | PK-Größe SLH-DSA-128s in Bytes |
| ''SLH_128S_SIG'' | 7856 | Signaturlänge SLH-DSA-128s in Bytes |
| ''SLH_256S_SK'' | 128 | SK-Größe SLH-DSA-256s in Bytes |
| ''SLH_256S_PK'' | 64 | PK-Größe SLH-DSA-256s in Bytes |
| ''SLH_256S_SIG'' | 29792 | Signaturlänge SLH-DSA-256s in Bytes |
| ''SLH_MINI_SIG'' | 1392 | Signaturlänge Mini-Params (nicht FIPS) |
| ''SLH_PS'' | 96 | Größe des Parameter-Blocks in Bytes |

ADRS-Typ-Codes (intern, für eigene ADRS-Konstruktionen):
''SLH_WOTS=0'', ''SLH_WOTS_PK=1'', ''SLH_TREE=2'', ''SLH_FORS_TREE=3'', ''SLH_FORS_ROOTS=4'', ''SLH_WOTS_PRF=5'', ''SLH_FORS_PRF=6''

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===== Funktionen =====

**Parameter-Initialisierung** (muss vor KeyGen/Sign/Verify aufgerufen werden):

^ Funktion ^ Beschreibung ^
| ''SLHParams128s(ps)'' | Füllt 96-Byte-Parameterblock ps für SLH-DSA-SHA2-128s |
| ''SLHParams256s(ps)'' | Füllt 96-Byte-Parameterblock ps für SLH-DSA-SHA2-256s |
| ''SLHParamsMini(ps)'' | Füllt Parameterblock für Mini-Satz (n=16, h=4 — nur Tests, nicht FIPS-konform) |

**Schlüssel und Signatur:**

^ Funktion ^ Beschreibung ^
| ''SLHDSAKeyGen(ps, skseed, skprf, pkseed, sk, pk)'' | Erzeugt Schlüsselpaar aus drei Seeds (je n Bytes). sk: SLH_xxx_SK Bytes; pk: SLH_xxx_PK Bytes. |
| ''SLHDSASign(ps, sk, msg, mlen, optrand, sig): int64'' | Signiert msg (mlen Bytes). optrand: 0 für deterministische Signatur (empfohlen). sig: caller-alloziert mit SLH_xxx_SIG Bytes. Gibt tatsächliche Signaturlänge zurück. |
| ''SLHDSAVerify(ps, pk, msg, mlen, sig): int64'' | Verifiziert Signatur. Gibt 1 bei gültig, 0 bei ungültig. |

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===== Verwendungsbeispiel =====

<code lyx>
import std.crypto.pqc.slhdsa;
import std.crypto.rand;
import std.alloc;

fn main(): int64 {
  // Parameter-Block initialisieren (SLH-DSA-128s)
  var ps: int64 := alloc(SLH_PS);
  SLHParams128s(ps);

  // Seeds: skseed[16], skprf[16], pkseed[16] (n=16 für 128s)
  var seeds: int64 := alloc(48);
  RandBytesExact(seeds, 48);

  // Schlüsselpaar erzeugen
  var sk: int64 := alloc(SLH_128S_SK);
  var pk: int64 := alloc(SLH_128S_PK);
  SLHDSAKeyGen(ps, seeds, seeds + 16, seeds + 32, sk, pk);

  // Signieren
  var msg: pchar := "Hello, SLH-DSA!"c;
  var m_len: int64 := 15;
  var sig: int64 := alloc(SLH_128S_SIG);
  var sig_len: int64 := SLHDSASign(ps, sk, msg as int64, m_len, 0, sig);

  // Verifizieren
  var ok: int64 := SLHDSAVerify(ps, pk, msg as int64, m_len, sig);
  // ok == 1 wenn gültig

  free(ps, SLH_PS); free(seeds, 48);
  free(sk, SLH_128S_SK); free(pk, SLH_128S_PK);
  free(sig, SLH_128S_SIG);
  return 0;
}
</code>

**Hinweis:** Für den einfachsten Einstieg → [[lyx_-_programmiersprache:units:crypto:pqc:pqc|std.crypto.pqc.pqc]] verwenden (kein manuelles Parameter-Block-Management).

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===== Sicherheitseigenschaften =====

^ Eigenschaft ^ Ergebnis ^
| NIST-Standard | FIPS 205 (2024) — offiziell standardisiert |
| Sicherheitsannahme | Nur SHA-256-Kollisionsresistenz (konservativste aller PQC-Optionen) |
| Quantensicherheit | ~128-Bit (128s) / ~256-Bit (256s) |
| Signatur-Overhead | 7856 B (128s) — größer als ML-DSA, aber kleinster Public Key (32 B) |
| Zustandslos | Ja — keine Signaturzähler nötig (anders als XMSS/LMS) |

Letzte Aktualisierung: 2026-08-15 — Laufzeiten mit lyxc 1.0.20A neu gemessen, je Parametersatz getrennt nach KeyGen und Gesamtlauf (#1319)

Codebeispiele geprüft: gegen **lyxc 1.2.5C** übersetzt (Prüflauf 2026-09-08 über die gesamte Doku: 574 Vollprogramme, 0 echte Fehler; zusätzlich 5159 Aufrufe gegen die ''pub fn''-Signaturen in ''aurum/std'' gehalten, 0 Abweichungen).